JP6192191B2

JP6192191B2 - Ｉｓｇを用いたエンジントルク補助装置およびトルク補助方法

Info

Publication number: JP6192191B2
Application number: JP2016513709A
Authority: JP
Inventors: 昌鉉金
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: WO2015159724A1; JPWO2015159724A1

Description

本発明はＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を用いたエンジントルク補助装置およびトルク補助方法に関する。

車両のエンジンの出力軸にベルトを介してモータージェネレータ（ＩＳＧ）を機械的に結合し、このモータージェネレータでエンジンの始動を行う技術が知られている。また、このＩＳＧを使用する範囲をエンジンの始動用のみでなく、車両走行中のトルク補助に用いる技術が知られている（特許文献１）。

特開２０１３−２４１１２３号公報

本開示は、燃費を高めるようにＩＳＧを用いてエンジントルクを決定することを１つの目的としている。

本開示は、バッテリの充電状態に応じて有効にＩＳＧによるエンジントルク補助を行うことを可能にすることを１つ目的としている。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧによりエンジンのトルクを補助するエンジントルク補助装置が提供される。一実施形態によるエンジントルク補助装置は、ＩＳＧ制御部を有し、アクセル開度センサからのアクセル開度を示す信号に基づき、アクセル開度変化量を計算する手段と、エンジン制御部からの運転者要求トルクを示す信号に基づき、運転者要求トルク変化量を計算する手段と、を有する。ＩＳＧ制御部は、（ｉ）閾値１＜アクセル開度変化量、または、（ｉｉ）閾値２＜運転者要求トルク変化量且つ閾値３＜運転者要求トルク、のいずれかの条件を満たす場合に、ＩＳＧを用いてＩＳＧ補助トルクを発生させるように構成される。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧによりエンジンのトルクを補助するエンジントルク補助装置が提供される。一実施形態によるエンジントルク補助装置は、ＩＳＧ制御部を有する。ＩＳＧ制御部は、ＩＳＧのモーターに電力を供給するバッテリの充電状態を受け取り、閾値４＜充電状態の場合にＩＳＧを用いたエンジントルク補助を許可し、所定値１＜充電状態の場合にエンジントルク補助以外の目的での前記バッテリの使用を許可し、閾値４＜所定値１である。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧによりエンジンのトルクを補助するエンジントルク補助装置が提供される。一実施形態によるエンジントルク補助装置は、ＩＳＧ制御部を有する。ＩＳＧ制御部は、ＩＳＧのモーターに電力を供給するバッテリの充電状態を受け取り、充電状態＜閾値５の場合にＩＳＧを用いたエンジントルク補助を許可し、充電状態＜所定値２の場合にエンジントルク補助以外の目的での前記バッテリの使用を許可し、所定値２＜閾値５である。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧによりエンジンのトルクを補助するエンジントルク補助装置が提供される。一実施形態によるエンジントルク補助装置は、ＩＳＧ制御部を有する。ＩＳＧ制御部は、ＩＳＧで発生させるＩＳＧ補助トルクを、エンジン回転数−トルク平面上の燃費マップを用いて、燃費が向上するように前記ＩＳＧ補助トルクを決定する手段を有する。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧによりエンジンのトルクを補助するエンジントルク補助装置が提供される。一実施形態によるエンジントルク補助装置は、ＩＳＧ制御部を有する。ＩＳＧ制御部は、運転者要求トルクを、ＩＳＧを用いて発生させるＩＳＧ補助トルクおよびエンジントルクの合計として実現し、エンジントルクを、（運転者要求トルク）および（運転者要求トルク−ＩＳＧ補助トルク）の内の小さい方の値を採用する関数で決定する手段、を有する。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧを用いたエンジントルク補助方法が提供される。かかる方法は、アクセル開度センサからのアクセル開度を示す信号に基づき、アクセル開度変化量を計算するステップと、エンジン制御部からの運転者要求トルクを示す信号に基づき、運転者要求トルク変化量を計算するステップと、を有する。かかる方法はさらに、（ｉ）閾値１＜アクセル開度変化量、または、（ｉｉ）閾値２＜運転者要求トルク変化量且つ閾値３＜運転者要求トルク、のいずれかの条件を満たす場合に、ＩＳＧを用いてＩＳＧ補助トルクを発生させるステップと、を有する。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧを用いたエンジントルク補助方法が提供される。かかる方法は、ＩＳＧのモーターに電力を供給するバッテリの充電状態に関する閾値４および所定値１を用い、閾値４＜充電状態の場合に前記ＩＳＧを用いたエンジントルク補助を許可し、所定値１＜充電状態の場合にエンジントルク補助以外の目的での前記バッテリの使用を許可し、閾値４＜所定値１である。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧを用いたエンジントルク補助方法が提供される。かかる方法は、ＩＳＧのモーターに電力を供給するバッテリの充電状態に関する閾値５および所定値２を用い、充電状態＜閾値５の場合にＩＳＧを用いたエンジントルク補助を許可し、充電状態＜所定値２の場合にエンジントルク補助以外の目的でのバッテリの使用を許可し、所定値２＜閾値５である。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧを用いたエンジントルク補助方法が提供される。かかる方法は、ＩＳＧで発生させるＩＳＧ補助トルクを、エンジン回転数−トルク平面上の燃費マップを用いて、燃費が向上するようにＩＳＧ補助トルクを決定する。

本開示の一実施形態によれば、ＩＳＧを用いたエンジントルク補助方法が提供される。かかる方法は、運転者要求トルクを、ＩＳＧを用いて発生させるＩＳＧ補助トルクおよびエンジントルクの合計として実現し、エンジントルクを、（運転者要求トルク）および（運転者要求トルク−ＩＳＧ補助トルク）の内の小さい方の値を採用する関数で決定する。

本開示の一実施形態によるエンジントルク補助装置の基本的構成を示す概略図である。本開示の一実施形態によるエンジントルク補助装置の基本的構成を示す概略図である。本開示の一実施形態による、運転者要求トルク、ＩＳＧ補助トルク、実エンジントルクを示すグラフである。本開示の一実施形態による、ＩＳＧ補助トルクの決定手順を示す図である。本開示の一実施形態による、ＩＳＧ補助トルクを決定するときに用いられる、エンジントルク−エンジン回転数による燃費マップを示す図である。

以下に、本発明に係るエンジントルク補助装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素は同一または類似の参照符号を付してあり、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明を省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１に示されるように、一実施形態において、車両に搭載されるエンジントルク補助装置は、エンジン１０、エンジン１０を始動するスタータ１２、モータージェネレータを備えるＩＳＧ（Integrated Starter Generator）１４、ＩＳＧ１４のモーターに電力を供給するバッテリ１６（たとえば、１４Ｖまたは４８Ｖのバッテリ）を有する。ＩＳＧ１４は、ベルト１８を介してエンジン１０の出力軸にＩＳＧ補助トルクを供給できるように構成される。

エンジン１０、エンジン１０を始動するスタータ１２、ＩＳＧ１４の機械的構成、バッテリ１６、ベルト１８は、従来からのものを使用できるので、本明細書では説明しない。たとえば、特許文献１に記載の構成を利用することができる。

図２に示されるように、本発明の一実施形態において、エンジントルク補助装置は、ＩＳＧ１４を制御するためのＩＳＧ制御部５０およびエンジン１０を制御するエンジン制御部５２を備える。ＩＳＧ制御部５０は、バッテリ１６の充電状態（ＳＯＣ、State Of Charge）、電圧、バッテリ電流、バッテリ温度などの情報５４を受け取り、バッテリ１６の状態を監視できるように構成される。

エンジン制御部５２は、図示しないアクセルペダル、エンジン１０などと電気的に連絡し、これらから各種情報５６を受け取るように構成される。エンジン制御部５２は、アクセル開度、エンジン回転数などの情報５６を受け取り、エンジン１０の各部品に要求点火時期、要求燃料噴射量、要求空気量などの情報５８を与え、エンジン１０の動作を制御することができる。

ＩＳＧ制御部５０およびエンジン制御部５２は、それぞれ独立したハードウェアとして構成してもよく、また同一のハードウェア上で別個のソフトウェアとして実装してもよい。

ＩＳＧ制御部５０は、エンジン制御部５２と通信するように構成される。ＩＳＧ制御部５０は、エンジン制御部５２にＩＳＧ１４で発生させるＩＳＧ補助トルクの量を伝達することができる（矢印６０）。以下で詳述するように、エンジン制御部は、運転者要求トルクからＩＳＧ補助トルクを差し引いた値のエンジントルクを発生させることで運転者要求トルクを実現する。一方、エンジン制御部５２は、ＩＳＧ制御部５０に、運転者要求トルク、アクセル開度、エンジン回転数を伝達することができる（矢印６２）。以下で詳述するように、ＩＳＧ制御部５０は、運転者要求トルク、アクセル開度、エンジン回転数を使用して、ＩＳＧ補助トルクを決定するように構成することができる。

本発明の一実施形態では、ＩＳＧ制御部５０は、車両に急加速が要求されている場合にＩＳＧ補助トルクを発生させて、エンジンのトルク補助を行う。一般に、車両を急加速させる場合、エンジンの燃費が落ちる。本発明の一実施形態では、そのような場合にＩＳＧを用いて補助トルクを発生させて、燃費の低下を緩和する。図３に示されるように、運転者要求トルク７２（グラフの一番外側の包絡線）が与えられた場合、ＩＳＧ補助トルク７２と７４の三角形部分（図３の破線で示される）と、実エンジントルク７４（図３の実線で示される）の合計で運転者要求トルク７２を実現する。そのため、車両が急加速される場合でも、燃費が良いところでエンジン運転点を決めることができる。

本発明の一実施形態における、ＩＳＧ補助トルクの決定手順を図４のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１００において、本フローが開始される。図示の手順は、一定の時間間隔、たとえば１０ｍｓ毎に繰り返し行われる。

ステップＳ１０２では、エンジン制御部５２において、アクセル開度、エンジン回転数、車速等の車両条件から運転者要求トルクを計算する。運転者要求トルクの計算方法、および運転者要求トルクに用いる情報は本発明の主題ではないので詳述しないが、任意の方法を採用することができる。エンジン制御部５２で計算された運転者要求トルクは、ＣＡＮ通信（独立したハードウェア）もしくは信号伝達（別箇のソフトウェア）によりＩＳＧ制御部５０に伝達される。

ステップＳ１０４では、ＩＳＧ制御部５０において、エンジン制御部５２から受け取った運転者要求トルクから、車両に急加速が要求されている状況か否かを判断する。ステップＳ１０４において、車両に急加速が要求されているかどうかは、（ｉ）閾値１＜アクセル開度変化量であるか、または（ｉｉ）閾値２＜運転者要求トルク変化量且つ閾値３＜転者要求トルク、のいずれかを満たす場合に急加速が要求されていると判断する。条件（ｉ）は、アクセル開度の変化量が大きい時に急加速であると判断するものである。条件（ｉｉ）は、運転者要求トルクの変化量が大きく、且つ運転者要求トルクが大きいときに急加速であると判断するものである。閾値１は、たとえば２％／０．０１ｓ（判定の揺れを防ぐための不感帯込み）とすることができる。閾値２は、たとえば３Ｎｍ／０．０１ｓ（判定の揺れを防ぐための不感帯込み）とすることができる。閾値３は、たとえば３０Ｎｍ（判定の揺れを防ぐための不感帯込み）とすることができる。条件（ｉｉ）は、条件（ｉ）と異なり、アクセル開度の変化量からではなく、運転者要求トルクおよびその変化量から判断するので、アクセルペダルに変化がない場合においても、ＩＳＧ１４によりトルク補助を行うことができる。たとえば、運転者によるアクセルペダルの操作に関わらずに設定された一定の速度で車両を運転させるルクーズ制御が機能している場合や、エアコン使用時などによる電気負荷等が変化した場合などに対応することができる。

次に、ステップＳ１０６において、バッテリ１６の状態からＩＳＧ動作が可能かどうかを判定する。ステップＳ１０６において、（１）閾値４＜バッテリ充電状態（ＳＯＣ）＜閾値５、（２）バッテリ電流＜閾値６、および（３）閾値７＜バッテリ温度＜閾値８、の全ての条件またはこれらの内少なくとも１つの条件を満たす場合に、ＩＳＧの動作が可能と判断することができる。閾値４は、たとえば２０％（判定の揺れを防ぐための不感帯込み）とすることができる。閾値５は、たとえば８０％（判定の揺れを防ぐための不感帯込み）とすることができる。閾値６は、たとえば１０Ａ（判定の揺れを防ぐための不感帯込み）とすることができる。閾値７は、たとえば１０度とすることができる。閾値８は、たとえば７０度とすることができる。

これらの条件（１）〜（３）はバッテリ１６の保護のための条件である。条件（１）の閾値４は、バッテリ１６上がりを防止するための条件であり、閾値５は、過充電の状態からＩＳＧを駆動することでバッテリ１６の寿命に悪影響を与えることを防止するための条件である。条件（２）は、過放電の状態でバッテリ１６を使用することを避けるための条件である。条件（３）は、バッテリ１６の温度が冷た過ぎる場合や、過熱している条件で使用することを避けるための条件である。

本発明の一実施形態において、上記条件の閾値４、閾値７は、エンジントルク補助以外の目的でバッテリ１６の使用許可を与える下限値（所定値１）よりも小さい。また、上記条件の閾値５、閾値６、閾値８は、エンジントルク補助以外の目的でバッテリ１６の使用許可を与える上限値（所定値２）よりも大きい。つまり、バッテリ保護のために通常は使用しない条件であっても、エンジントルク補助のために、バッテリ１４を使用許可するための条件を一時的に緩和している。なお、エンジントルク補助以外の目的でのバッテリ１６の使用は、たとえば車両走行中のエンジン停止後、ＩＳＧによる再始動時などである。また、所定値１は、たとえば２５％（判定の揺れを防ぐための不感帯込み）とすることができる。所定値２は、たとえば７５％（判定の揺れを防ぐための不感帯込み）とすることができる。

ステップＳ１０６において、バッテリ１６の使用許可の条件を一時的に緩和するのは、ＩＳＧトルク補助は常に作動するものではないので、バッテリへの悪影響が小さいためである。

ステップＳ１０６において、ＩＳＧ動作可能条件が満たされない場合は、本手順を終了する。

ステップＳ１０６においてＩＳＧ動作可能条件が満たされた場合、ステップＳ１０８において、ＩＳＧ１４で発生させるＩＳＧ補助トルクがＩＳＧ制御部５０により計算される。ＩＳＧ補助トルクは、エンジンのみにより運転者要求トルクが実現される場合にくらべて、エンジンおよびＩＳＧ補助トルクの合計で運転者要求トルクを実現した場合の方が、エンジンの燃費が向上するように決定する。一実施形態において、エンジントルク−エンジン回転数による燃費マップを利用して、燃費が向上するように決定することができる。

図５は、エンジントルク−エンジン回転数による燃費マップを示す。図中の右上がりの直線は、エンジンのみで運転者要求トルクを実現する場合における急加速時のトルク増加を示している。図中の破線は、ＩＳＧ補助トルクとエンジントルクの合計で運転者要求トルクを実現する場合のエンジントルクの増加を示している。一実施形態においては、図示の破線のように燃費が向上するトルク運転領域を使うようにＩＳＧ補助トルクを決定する。

ステップＳ１０８において、ＩＳＧ補助トルクを計算したら、ＩＳＧ制御部５０は、エンジン制御部５２に計算されたＩＳＧ補助トルクを伝達する。

ステップＳ１１０において、エンジン１０に要求するトルクをエンジン制御部５２により計算する。一実施形態において、エンジン１０に要求するトルクは、（運転者要求トルク）および（運転者要求トルク−ＩＳＧ補助トルク）の内の小さい方の値を採用する関数（ＭＩＮ関数）により決定する。これは、エンジン制御部５２内において、「運転者要求トルク」という変数の値自体を変更せずに、ＩＳＧ補助トルクを差し引いた要求トルクをエンジン１０で実現するためである。一般に、変数「運転者要求トルク」は、ＩＳＧトルク補助以外にも、ＴＭ制御、ＥＳＣ制御、ＡＢＳ制御、４駆制御などに用いられることがある。変数「運転者要求トルク」の値自体を変更すると、これらの他の制御に影響を与えることになるので、変数「運転者要求トルク」の値を変更せずに上記のＭＩＮ関数を利用することで、ＩＳＧトルク補助が機能している場合にでも、他の制御との整合性を保つことができる。そのため、ＩＳＧトルク補助機能を備えていない従来のエンジン制御部をベースに、本開示によるＩＳＧトルク補助機能を実現するように改良する場合にでも、エンジン制御部の変更はわずかとなり、制御を変更することによるエラーのリスクを低減することができる。

次に、ステップＳ１１２において、エンジン制御部５２により計算された要求トルクから、要求点火時期、要求燃料噴射量、要求空気量を計算して、エンジン１０への要求トルクを実現する。要求トルクをエンジン１０において実現するのは従来からの技術である。

ステップＳ１１４において、本フローは終了する。

以上のように本願発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。また、上述の実施形態の中のそれぞれの特徴は全てが実施されなければならないものではない。たとえば、図４に示したフローチャートのステップの一部は省略してもよく、また、判定条件の一部を省略してもよい。

Claims

ＩＳＧによりエンジンのトルクを補助するエンジントルク補助装置であって、
ＩＳＧ制御部を有し、
前記ＩＳＧ制御部は、
前記ＩＳＧのモーターに電力を供給するバッテリの充電状態を受け取り、閾値４＜前記充電状態の場合に前記ＩＳＧを用いたエンジントルク補助を許可し、所定値１＜前記充電状態の場合にエンジントルク補助以外の目的での前記バッテリの使用を許可し、閾値４＜所定値１である
エンジントルク補助装置。
ＩＳＧによりエンジンのトルクを補助するエンジントルク補助装置であって、
ＩＳＧ制御部を有し、
前記ＩＳＧ制御部は、
前記ＩＳＧのモーターに電力を供給するバッテリの充電状態を受け取り、前記充電状態＜閾値５の場合に前記ＩＳＧを用いたエンジントルク補助を許可し、前記充電状態＜所定値２の場合にエンジントルク補助以外の目的での前記バッテリの使用を許可し、所定値２＜閾値５である
エンジントルク補助装置。
ＩＳＧを用いたエンジントルク補助方法であって、
前記ＩＳＧのモーターに電力を供給するバッテリの充電状態に関する閾値４および所定値１を用い、閾値４＜前記充電状態の場合に前記ＩＳＧを用いたエンジントルク補助を許可し、所定値１＜前記充電状態の場合にエンジントルク補助以外の目的での前記バッテリの使用を許可し、閾値４＜所定値１である
方法。
ＩＳＧを用いたエンジントルク補助方法であって、
前記ＩＳＧのモーターに電力を供給するバッテリの充電状態に関する閾値５および所定値２を用い、前記充電状態＜閾値５の場合に前記ＩＳＧを用いたエンジントルク補助を許可し、前記充電状態＜所定値２の場合にエンジントルク補助以外の目的での前記バッテリの使用を許可し、所定値２＜閾値５である
方法。